多级反馈队列调度算法(c++)

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操作系统基本调度算法，多级反馈队列调度算法。在划分时间片的调度算法中，多级反馈队列算法兼顾提高系统吞吐率和及减少进程饥饿。设置多个反馈队列，q1~qn ，q1的优先级最高，但是在q1队列中能运行的时间片最短。当进程到达时，进入q1，在反馈队列内部执行先来先服务原则。如果进程在时间片用完后还没有执行完成，掉入下一级反馈队列q2（q2时间片会更长）。当q1队列为空时，开始调度q2的进程执行，以此类推。而当q1有新进程到达时，又回头调度q1的进程执行。这样短作业在前几个反馈队列就执行完了，长进程在到达前几个反馈队列时也会执行一段时间，防止饿死。

设置进程pcb结构，创建优先级不同的反馈队列，数量由用户输入，创建完成队列和未到达队列，创建数组存储各反馈队列的时间片。

将作业按到达时间升序排序后，创建pcb后插入未到达队列。

开始调度进程执行。设置系统当前时间为0。

循环（进程还有未执行完毕）

{ 当前时间到达进程进入第一级队列。

从第一级队列开始查看直到找到待执行进程。

根据进程所在队列，得到此次运行时间片大小。

创建中间变量存放进程pcb，运行一个时间片后，如果有进程到达，

将所有到达的进程送入第一级队列。

如果进程已执行完毕，送入完成队列，重新进行循环调度。

如果进程还没执行完且时间片用完，将进程送入下一级队列，

如果已经是最后一级则放队尾。

如果进程还没执行完且时间片没用完，且有进程到达，同时能够被抢占，

那么将正在执行的进程放入本队列末尾，重新进行循环调度。

否则继续执行一个时间片。

}

代码如下

#define time_slice  1       //第一队列时间片长度
#define N           5       //进程数
#include<iostream>
#include <queue>using namespace std;int* Queue_time_slice = nullptr;    //指向存放各反馈队列时间片数组的指针struct pcb
{char process_name[10];   //进程名字int arrive_time;        //到达时间int service_time;     //需要服务时间int remain_time;        //还差多少时间int complete_time;      //完成时间char state;           //进程状态}PCB[N + 1];             //0号单元不存数据,直接用作交换queue<pcb> Coming_queue; //还未到达队列
queue<pcb> Finish_queue;  //已完成队列
queue<pcb>** Wait_queue = new (queue<pcb>*);    //指向存放 各反馈队列的指针 的指针//Wait_queue[0]为第一级反馈队列的指针
int Queue_Num;           //反馈队列数量void sort(int n)
{int i, j;for (i = 1; i < n; i++)            //按到达时间升序{for (j = 1; j <= n - i; j++){if (PCB[j].arrive_time > PCB[j + 1].arrive_time){PCB[0] = PCB[j];PCB[j] = PCB[j + 1];PCB[j + 1] = PCB[0];}}}
}void init_wait_queue(const int queue_num,queue<pcb>** &wait_queue)
{//创建各反馈队列，计算其时间片 1 2 4 8 Queue_time_slice = new int[queue_num];       for (int i = 0; i < queue_num; i++){Queue_time_slice[i] = time_slice * pow(2,i);wait_queue[i] = new queue<pcb>;          }
}int input(int n)
{int i;cout << "请输入反馈队列级数: ";cin >> Queue_Num;cout << "\n请输入各进程的信息\n" << endl;for (i = 1; i <= n; i++)      //输入各进程信息,插入未到达队列{PCB[i].state = 'w';cout << "------\n请输入第" << i << "进程名字: ";cin >> PCB[i].process_name;cout << "请输入到达时间: ";cin >> PCB[i].arrive_time;cout << "请输入服务时间: ";cin >> PCB[i].service_time;PCB[i].remain_time = PCB[i].service_time;}sort(n);for (i = 1; i <= n; i++){Coming_queue.push(PCB[i]);}init_wait_queue(Queue_Num,Wait_queue);return 0;
}bool accept_process(int current_time)
{bool tag = false;while (1){if (Coming_queue.empty() == false && Coming_queue.front().arrive_time <= current_time){Wait_queue[0]->push(Coming_queue.front());Coming_queue.pop();tag = true;}else break;}return tag;
}void run()
{bool over;     //true表示进程都执行完int current_time = Coming_queue.front().arrive_time;    //系统当前时间pcb temp;      //存放要执行进程的pcbint t;         //存放时间片int queue_serial;    //要执行进程所在队列号,从1~Queue_Numint count = 1;   //调度次数while (1){int i;over = true;accept_process(current_time);   //接收当前时间到达的进程for (i = 0; i < Queue_Num; i++){if (Wait_queue[i]->empty() == false){over = false;temp = Wait_queue[i]->front();Wait_queue[i]->pop();t = Queue_time_slice[i];queue_serial = i + 1;break;}}if (Coming_queue.empty() == false)over = false;if (over == true)break;cout << "\n第" << count << "次调度进程: " << temp.process_name <<"  时间 :  " << current_time << endl;while (1){{   //运行一个时间片t--;current_time++;temp.state = 'r';temp.remain_time--;}if (temp.remain_time == 0)   //进程执行完{temp.state = 'f';temp.complete_time = current_time;Finish_queue.push(temp);break;}else if (t == 0)           //进程还没执行完但是时间片用完{temp.state = 'w';if (queue_serial == Queue_Num)queue_serial--;Wait_queue[queue_serial]->push(temp);  //插入下一级反馈队列或者最后一级队尾break;}//进程还没执行完，时间片还没用完else {  //可以被抢占,且有进程到达if (queue_serial != 1 && true == accept_process(current_time))   {temp.state = 'w';Wait_queue[queue_serial - 1]->push(temp);  //插入本级反馈队列break;}}}count++;}
}
void print()
{int i = 0;float round_time[N],          //周转时间force_round_time[N],    //带权周转时间sum = 0;                 //存放各进程的带权周转时间和cout << "\n 进程   |" << "到达时间  |" << "  服务时间   |" << "  完成时间   |" << "  周转时间  |" << " 带权周转时间" << endl;while (Finish_queue.empty() == false){round_time[i] = Finish_queue.front().complete_time - Finish_queue.front().arrive_time;force_round_time[i] = round_time[i] / Finish_queue.front().service_time;cout << Finish_queue.front().process_name<< "\t|  " << Finish_queue.front().arrive_time<< "\t   |  " << Finish_queue.front().service_time << " \t |  " << Finish_queue.front().complete_time<< "\t       |  " << round_time[i]<< "\t    |  " << force_round_time[i]<< endl;Finish_queue.pop();sum += force_round_time[i];i++;}cout << "\n\n系统平均带权周转时间: " << (sum / i) << endl;
}int main()
{cout << "\t\t多级反馈队列调度算法" << endl;input(N);run();print();return 0;
}

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